Legeringstabiliteit

Legeringstabiliteit is de mate waarin een combinatie van elementen zich onder bepaalde omstandigheden houdt aan de gewenste faserijke en microstrukturele toestand. In de metallurgie verwijst het naar de thermodynamische en kinetische stabiliteit van de aanwezige fasen en verbindingen in een legering.

Thermodynamische stabiliteit houdt in dat de aanwezige fasen bij een gegeven temperatuur en samenstelling de laagste Gibbs-energie hebben. Fasen met hogere energie kunnen transformeren naar stabielere fasen, wat veranderingen in samenstelling, kristalstructuur of intermetallische verbindingen oproept. Kinetische stabiliteit speelt eveneens een rol: zelfs als een fase thermodynamisch onstabiel is, kunnen hoge energiedrempels of langzame diffusie de transformatie vertragen, waardoor een metastabiele toestand voortduurt.

Fasen en diagrams: legeringen kunnen bestaan uit een enkele oplossing, meerdere fasen of intermetallische fasen. Het gedrag wordt vaak weergegeven in fasediagrammen, waarop op verschillende temperaturen en samenstellingen de stabiele fasen af te lezen zijn. Uit analysen blijkt of een legering in de praktijk stabiel blijft, of dat transformaties zoals hot work, aging of hittebehandeling nodig zijn om gewenste eigenschappen te verkrijgen of te behouden.

Factoren die stabiliteit beïnvloeden zijn onder meer enthalpie en entropy van menging, atomic size mismatch, kristalstructuur en elektrisch veld, temperatuur, druk en aanwezigheid van onzuiverheden. Ontwerp en behandeling van legeringen (bijv. oplossingstrekken, verhitten, aging, precipitatieharding) worden toegepast om gewenste stabiliteit en eigenschappen te bereiken.

Het begrip is essentieel voor materiaalontwerp, betrouwbaarheid en prestaties in toepassingen variërend van constructie-, aerospace- tot elektronica-materialen.